【摘要】抓住一些數(shù)學客觀題中的結(jié)論特征,合理奇思妙想,結(jié)合動點運動規(guī)律、圖形變化趨勢以及變量取值限制等場景,從不同思維視角進行極限思想應用,可以更加簡單快捷地處理與解決問題,提高解題效率,提升解題能力,引領(lǐng)并指導數(shù)學教學與解題研究.
【關(guān)鍵詞】極限思想;高中數(shù)學;解題技巧
利用思維的創(chuàng)新性與創(chuàng)造性,奇思妙想,是破解數(shù)學問題的一種創(chuàng)新思維.而極限思想是創(chuàng)新思維中的一個重要數(shù)學思想,在解決一些客觀題中,巧妙靈活借助極限思想,可以實現(xiàn)抽象到具體、有限到無限、近似到精確、量變到質(zhì)變等方面的跨越,合理回避多變、復雜的數(shù)學運算與抽象、繁雜的邏輯推理等,獨辟蹊徑,降低試題難度,優(yōu)化解題過程,起到事半功倍的效果.
1 動點運動規(guī)律
在解決平面幾何、平面向量、解三角形、平面解析幾何與立體幾何等相關(guān)問題中,經(jīng)常涉及一些動點的運動規(guī)律與變化問題,結(jié)合數(shù)學客觀題中答案為定值的場景,有時可以借助動點運動規(guī)律,結(jié)合極限思想來巧妙應用,處理起來讓人眼前一亮.
解析 方法1(常規(guī)解法) 如圖2所示,以點B為坐標原點,BC,BA所在直線分別為x軸、y軸建立平面直角坐標系,設(shè)C(a,0),
由∠DCA=2∠BAC,易知直線CD與直線CA關(guān)于直線x=a對稱,
設(shè)直線CD的方程為y=k(x-a)(k>0),
則直線CA的方程為y=-k(x-a),
令x=0,可得A(0,ka),
設(shè)Dm,k(m-a),
則有m,k(m-a)=x(0,ka)+y(a,0)=(ay,kax),
可得m=ay且k(m-a)=kax,
故填答案:-1.
方法2(極限思想法) 在平面四邊形ABCD中,
∠ABC=90°,∠DCA=2∠BAC,
結(jié)合極限思想,讓點D無限接近于點C,
此時x→0,y→1,
結(jié)合所求結(jié)論中的代數(shù)式x-y為定值,
所以x-y=-1.
故填答案:-1.
點評 利用平面向量所對應的幾何圖形中動點的運動規(guī)律,以及所求結(jié)論中的代數(shù)式為定值,經(jīng)常采用平面向量的基底法、幾何法以及坐標法等常規(guī)方法來處理,推理過程比較復雜,數(shù)學運算量也較大;而結(jié)合題目特點,利用極限思想,讓點“動”起來,結(jié)合動點的變化與運動規(guī)律,利用點的極限位置分析直觀圖形,更加簡捷有效.
2 圖形變化趨勢
在解決函數(shù)圖象、平面幾何、平面解析幾何與立體幾何等相關(guān)問題中,經(jīng)常涉及一些圖形變化趨勢與應用問題,結(jié)合數(shù)學客觀題中答案為定值的場景,經(jīng)??梢酝ㄟ^圖形變化趨勢,結(jié)合極限思想來巧妙應用,尋找極限狀態(tài)下圖形的特征,有時對問題的破解有奇效.
例2 若正四棱錐相鄰側(cè)面所成的二面角的平面角為α,側(cè)面與底面所成的二面角的平面角為β,則2cosα+cos2β的值是( )
解析 方法1(常規(guī)解法) 如圖3所示,設(shè)正四棱錐S—ABCD的底面邊長為a,側(cè)棱長為b,過點S作SE⊥AB于點E,SO⊥底面ABCD于點O,連接EO,則∠SEO即為側(cè)面與底面所成二面角的平面角,即為角β,
過點B作BH⊥SA于點H,連接DH,BD,
由△SAB≌△SAD,所以DH⊥SA,
則∠BHD即為兩個側(cè)面所成的二面角的平面角,即為角α,
故選擇答案:(C).
方法2(極限思想法) 由于正四棱錐的圖形是運動變化的,
故選擇答案:(C).
點評 利用空間幾何體的運動變化趨勢以及所求結(jié)論中三角函數(shù)值為定值這一條件,結(jié)合極限思想,通過圖形的運動極限——高無限增大,從而改變常規(guī)解法中“畫圖難,邊不定,解難算,費時間”等局面,創(chuàng)新條件,開拓思維,開創(chuàng)“圖不畫,邊不求,角不算,贏時間”新局面.
3 結(jié)語
極限思想是探索解題新思路,探究解題新模式的一種奇思妙想,給人一種“撥開云霧見晴天”的獨特視角.對于解決一些數(shù)學客觀題中,巧妙融入極限思想,以“動態(tài)”制約“靜態(tài)”,以“變量”約束“常量”,避免復雜運算,回避繁雜推理,化繁為易,實現(xiàn)巧妙、快捷、正確解答問題,全面拓展數(shù)學思維,提升數(shù)學能力,培養(yǎng)數(shù)學核心素養(yǎng).